1 介米!
粲夸克是六种夸克中的一种。夸克是基本粒子,就目前的实验而言,它们并非由更小的东西构成,而且是质子、中子及许多其他粒子的组成成分。没有任何实验测出过粲夸克的大小,因此上方给出的 1 仄米并非实际测量值。1 仄米等于 10−21 米,即十亿分之一的万亿分之一米。
在迄今为止的所有实验中,夸克的表现都像一个点。物理学家通过用其他粒子轰击目标粒子、观察它们如何反弹来探测粒子的大小。ZEUS 实验在 HERA 加速器上让电子与质子对撞,就是用这种方法,结果没有发现质子内部的夸克具有任何大小的迹象。
2016 年,ZEUS 报告了这些夸克的半径上限:若它们确实有半径,也必须小于 4.3 × 10−19 米,也就是说它们的直径小于 8.6 × 10−19 米。这只是一个上限,并非实际大小,而且数据来自质子内部的夸克,并非粲夸克本身。本站给出的 1 仄米远低于这一上限,因此没有任何实验能够证实或排除这个数值。
1974 年 11 月,两个独立工作的团队发现了同一种新粒子。伯顿·里克特在斯坦福直线加速器中心的团队将其命名为 ψ 粒子,丁肇中在布鲁克海文国家实验室的团队则将其命名为 J 粒子。11 月 11 日,两位负责人会面后才意识到他们做出了同一项发现。里克特和丁肇中共同获得了 1976 年诺贝尔物理学奖。
如今这种粒子被称为 J/ψ 粒子,它由一个粲夸克与它的反物质伙伴——粲反夸克结合而成。它存在的时间比物理学家预期的长了约 1000 倍,许多人因此认为,要解释这一现象,需要引入第四种夸克。粲夸克此前已被预言存在,它的发现使已知夸克的种类增加到四种。
粒子数据组汇集了全球的粒子测量数据,给出的粲夸克质量为 1.273 GeV。粒子物理学家用这种能量单位来衡量质量,1 GeV 等于十亿电子伏特。这使得粲夸克的质量约为一整个质子的 1.4 倍,几乎是上夸克质量的 600 倍。它带的电荷是质子电荷的三分之二。
和其他夸克一样,粲夸克从未被单独发现过。自 1977 年以来,每一次寻找自由夸克的尝试都以失败告终。